一种聚离子液体的制备与捕获CO2性能

以二亚乙基三胺丙烯酸盐离子液体单体为原料,制备了一种聚离子液体——聚二亚乙基三胺丙烯酸盐(PDETAA),并对其捕获CO2性能进行了研究。当温度低于70℃时,PDETAA捕获CO2具有捕获容量高、速度快等特点,在低温捕获的CO2可以在高温下有效解吸,捕获/解吸过程可以重复进行,PDETAA可再生。每个捕获/解吸循环,每克PDETAA可以分离大约0.36g CO2。PDETAA作为一种新型固态CO2捕获材料,在燃气和烟气脱碳领域表现出较大的应用潜力。     

系列功能化离子液体的合成表征及其性质研究

通过两步法合成了含不同阴离子的系列含酯基官能团的咪唑类离子液体,用核磁共振、红外光谱、元素分析对其进行了结构表征,证明了该合成方法的可靠性;对功能化离子液体的基本物化性质及热稳定性等进行了全面研究,并选择了含有相同烷基的未功能化离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐进行对比,发现酯基官能团的引入,使烷基咪唑类离子液体展现出不同的物化特性。所合成的含酯基功能化离子液体为进一步开展离子液体的各方面研究提供了全新的材料并打下了一定基础。     

咪唑类离子液体电化学窗口影响因素的研究进展

咪唑类离子液体具有较宽的、稳定的电化学窗口,引起科技工作者的研究兴趣。对咪唑类离子液体的电化学窗口进行了总结和分析。考察了咪唑类离子液体阴、阳离子结构和正离子还原极限与负离子氧化极限及电极材料分别对电化学窗口的影响,并从离子液体的结构-性质方面,分析了其相关基本规律。     

异丁基乙烯基醚在咪唑类离子液体中阳离子聚合的研究

以咪唑类离子液体[omim]BF4为溶剂,在0℃下,采用不同的引发体系,实现并证实了IBVE在离子液体中进行阳离子聚合的可行性。对比传统溶剂(CH2Cl2)中IBVE的阳离子聚合特征,发现在离子液体中合成的聚合物的产率和分子量更高、分子量分布更窄,产物的SEC(RI)曲线呈单峰分布。从聚合物末端结构分析,离子液体中阳离子聚合的基元反应与传统溶剂中基本一致,未发现离子液体中咪唑阳离子参与链引发反应以及四氟硼酸阴离子参与链转移/链终止反应。离子液体和传统溶剂中合成的PIBVE的玻璃化转变温度(Tg)分别为-20.35℃和-18.08℃,两者非常接近。     

聚酰亚胺/离子液体共混膜的制备及其CO2/N2分离性能研究

咪唑类离子液体(IL_s)对CO₂具有良好的亲和性和溶解性。离子液体与聚酰亚胺膜材料相结合，可以解决目前CO₂难以分离和回收的问题。选用3种烷基链长度不同的离子液体与聚酰胺酸进行共混，通过高速搅拌器制备出一系列聚酰亚胺/离子液体共混膜，IL_n含量为5%、10%、15%、20%。采用薄膜拉伸强度测试仪和气体透过仪对膜进行了测试。结果表明：离子液体共混的聚酰亚胺薄膜的力学性能相对于纯膜来说均有所提高。当离子液体为IL₂,共混含量为20%时，膜对CO₂的渗透性能最好，为1.5033Barrer,是纯膜的3倍；当离子液体为IL₂,共混含量为15%时，膜对CO₂/CH₄的分离性能最好，为21.7859,约为纯膜的7倍。     

离子液体[Amim]PF_6的水相法合成与表征

以N-甲基咪唑、烯丙基氯为原料,采用回流法制备中间体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体([AMIM]Cl),进而采用水相法,通过离子交换制备了疏水型离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Amim]PF6),考察了合成温度、中间体与六氟磷酸钾的摩尔配比对其产率的影响,以红外光谱、核磁共振波谱进行结构表征。结果表明,水相法能够有效地合成目标产物,大大缩短合成时间;当温度为30℃,物料比n([Amim]Cl)∶n(KPF6)为1∶1.2,反应10min可以得到产率为87%的[Amim]PF6。     

烯丙基离子液体修饰炭黑/硅橡胶复合材料的压阻特性

为改善炭黑在硅橡胶中的界面性质,通过机械研磨法,采用1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯盐对炭黑进行表面修饰,再与硅橡胶混炼制备炭黑填充硅橡胶柔性复合压阻材料,研究了修饰炭黑对复合材料的导电渗流和压阻行为、压阻松弛和循环特性的影响。扫描电镜表明,与未经修饰的炭黑对比,修饰炭黑在硅橡胶基体中形成炭黑离子凝胶结构。由于炭黑离子凝胶的增塑作用及在靠近时相互排斥和在远离时相互吸引作用,离子液体修饰炭黑/硅橡胶复合材料较炭黑/硅橡胶具有更敏感的正压阻效应和更短的压阻松弛时间,并且循环压缩测试结果表明离子液体修饰炭黑/硅橡胶复合材料电阻变化具有更好的可重复性。     

离子液体中阴阳离子的特性对其吸收二氧化硫的影响

SO_2是一种无色、有强烈刺激性气味的气体,弥散在空气中的SO_2对人体健康、生态环境有着严重的危害,是导致空气质量不断恶化的主要大气污染物之一。人为造成的SO_2污染物的主要来源有燃料燃烧、工业生产、交通运输等,其中燃料燃烧占70%。因此,削减和控制燃料燃烧所产生的SO_2的排放是我国能源利用和环保领域的重要研究方向,烟气脱硫是应对烟气中SO_2排放的有效途径。湿法烟气脱硫是目前应用最广泛的方法,占世界安装烟气脱硫机组总容量的85%,采用该方法处理的烟气占总处理量的80%。在湿法烟气脱硫技术中比较实用的主要包括钙法脱硫、有机胺脱硫、海水脱硫。其中,钙法脱硫的脱硫效率高,对煤种的适应性较强,但是脱硫会产生CaSO_4沉淀,降低经济效益;有机胺脱硫的系统腐蚀性小,副产品可生产硫酸,但是胺易挥发,造成吸收剂损失和环境污染;海水法脱硫的工艺简单、运行可靠,但其应用受到地域的影响,并且对环境也会产生一定的影响。离子液体是一种新兴的绿色介质,它具有环保、可再生、结构可调控的优点,为解决传统工艺中的污染问题提供了新方案。在离子液体吸收气体的过程中,吸收液不会因其挥发性而蒸发进入气相,并且可以在较低的温度下完成吸收解吸循环。离子液体的这些优良特性使其在SO_2吸收方面有着极广阔的应用前景。目前,研究者们已合成了一系列胍盐类、咪唑类、醇胺类、吡啶类等离子液体,探究其吸收SO_2的性能与机理,并根据其结构可设计的特点,在离子液体中的阴阳离子上引入各类官能团(如氰基、醚基、氨基、卤素),合成满足特定需求的离子液体,使其高效、可逆、低耗地吸收SO_2。本文总结了近年来各类离子液体吸收SO_2的性能和机理,为系统地认识离子液体在SO_2分离领域的应用提供了帮助;重点阐明了离子液体中阴阳离子的种类、官能化,尤其是酸碱性对其吸收SO_2的影响,这为调整离子液体酸碱性、合理设计离子液体的结构,探索离子液体吸收SO_2的机理,改善其对SO_2的吸收性能有着重要的价值。最后指出了目前研究中存在的问题并且对未来新型离子液体的合成进行了展望。     

一类新型绿色环保的介质材料--咪唑类离子液体

室温离子液体已成为绿色环保材料领域研究的热点之一.本文简述了咪唑类室温离子液体的制备方法,分析了结构与性能的关系,介绍了咪唑类离子作为液体绿色环保介质材料在化学反应、分离过程和电化学领域中的一些应用.     

负载锆聚醚离子液体的制备及其催化合成碳酸丙烯酯

首先合成氯化1-羧基聚醚-3-甲基咪唑离子液体([HOOC-PECH-MIM]Cl),再将其与氯化锆(ZrCl4)反应制备负载锆聚醚离子液体催化剂(Zr-[HOOC-PECH-MIM]Cl),采用红外光谱仪和核磁共振氢谱仪对其化学结构进行表征,利用热重分析仪和电镜扫描仪对其热性能和表观形貌进行测试。然后用其催化二氧化碳(CO2)合成碳酸丙烯酯。比较研究了不同温度下负载锆高分子离子液体Zr-[HOOC-PECH-MIM]Cl和负载锆小分子离子液体(Zr-[HeMIM]Cl)对催化性能的影响。结果表明,负载锆聚醚离子液体制备成功,且实现了相态转变,具有较高的热稳定性。在较低温度下其催化性能优于Zr-[HeMIM]Cl,且活性高,选择性好。当催化温度为110℃,压力为1.5MPa,负载锆聚醚离子液体Zr-[HOOC-PECH-MIM]Cl的质量分数为2.0%时,转化率和选择性分别为97.5%和92.2%。     

丝网印刷法制备含芘基离子液体温度传感器

将具有温度响应的含芘基咪唑类离子液体与石墨、乙酸纤维素、丙酮和环己酮等组分制备为具有温度响应性的油墨,将其通过丝网印刷技术分别印刷于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄板、A4纸和纯棉织物等基底上,显示出良好的印刷性能。使用808nm近红外光源等设备为热源,通过石墨对离子液体进行热传导,对在纸上印刷的芯片进行温度传感测试,研究结果表明:由于含芘基离子液体与石墨之间存在着强堆积相互作用,由其制备的温度传感芯片比普通离子液体芯片灵敏度提高了11.3%。此类柔性温度传感器有望应用于智能可穿戴设备。     

离子液体[Bmim-]PF6的微波合成、表征及以[Bmim]PF6为介质的TiO2光催化剂的制备研究

采用微波两步法合成了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷([Bmim]PF6)离子液体,优化了离子液体的合成条件,探讨了微波辅助合成离子液体的影响因素,采用多种方法表征了离子液体的结构,并使用该离子液体制备了TiO2光催化剂.制备的TiO2具有良好的光催化活性,16h内对苯酚的降解率达到99.23%.     

pH/盐双敏感型聚离子液体凝胶的制备及对环丙沙星的控制释放

以不同烷基侧链的N-乙烯基咪唑类离子液体为单体,设计合成了3种具有pH/盐双敏感性的交联网状孔洞结构的聚咪唑类离子液体凝胶(PC_nvimBr,n=2,4,6)。在微观结构、溶胀特性和刺激响应行为研究基础上,探讨了侧链微增长对聚离子液体凝胶结构与性能的调节控制,并根据凝胶的构效关系情况进行相应药物的体外控制释放研究,研究表明,PC_nvimBr凝胶具有良好的pH/盐刺激双响应性以及溶胀可逆性。在pH=7.4的弱碱性环境下,三种聚离子液体凝胶均具有较强的敏感性及溶胀可逆性,其中PC_2vimBr凝胶的pH响应性最为敏感,其平衡溶胀率高达1422.3%。同时,以NaCl盐溶液为模拟模型,相对而言,PC_2vimBr凝胶在弱碱性条件下具有良好的盐敏感性。此外,结合人体肠道呈弱碱性特点,以肠道杀菌药物环丙沙星(CIP)为载药模型,在pH=7.4时药物控制释放的体外模拟实验研究发现,PC_2vimBr凝胶10 h内的累积释放率为67.78%,是PC_4vimBr、PC_6vimBr凝胶的1.42和3.38倍,这与pH/盐刺激双响应性的研究结果一致。因此,烷基侧链微增长对凝胶结构具有较强的调控作用,pH/盐双敏感性的PC_2vimBr凝胶在肠道杀菌药物的控制释放具有潜在的应用价值。     

氨基酸离子液体清洁催化合成阿司匹林

以氨基酸为原料采用一步法合成了3种氨基酸离子液体,将其代替浓H2SO4用于催化乙酸酐和水杨酸的乙酰化反应,清洁合成阿司匹林。考察了离子液体种类及用量、原料配比、反应温度、时间等因素对合成阿司匹林的影响。结果表明,该离子液体对于合成阿司匹林具有良好的催化效果,在水杨酸20mmol、乙酸酐40mmol、谷氨酸硫酸盐离子液体([Glu]HSO4)2mmol、反应温度70℃、反应时间30min的条件下,阿司匹林分离产率可达84.8%。增大投料量,产率还会进一步升高,并且离子液体可重复使用。     

Mg-MOF-74的氨改性及其吸附CO_2和水蒸气性能

采取了水热法合成Mg-MOF-74晶体,然后提出应用氨水对Mg-MOF-74晶体材料进行表面改性制得NH3@Mg-MOF-74,并对改性后的材料进行了表征以及吸附CO2和水蒸气性能测定。结果表明,与原始的Mg-MOF-74晶体相比,改性后的NH3@MgMOF-74材料其比表面积变小了,但其单位比表面积对CO2的吸附容量却增加了。尤其是在P/P00.0010压力范围内,其CO2吸附容量明显提高。在低压条件下它对CO2的吸附容量达到0.66mmol/g,比原始的Mg-MOF-74晶体材料的吸附量提高了65%。水蒸气吸附实验结果表明,NH3@Mg-MOF-74的水蒸气吸附量明显低于Mg-MOF-74的吸附量,在相对湿度RH=10%时,NH3@Mg-MOF-74对水蒸气的吸附容量降低了50%。表明它的憎水性能得到提高。     

锰系离子筛材料的合成及性能研究

利用离子记忆效应机理以MnO2 和Li2 CO3为原料合成了锂锰氧化物离子筛前驱体 ,研究了温度因素对前驱体产物的影响 ,确定出合适的合成温度为 80 0℃ ;在锂锰氧化物酸浸及Li吸附过程中 ,离子筛材料的结晶构型保持不变 ,实验结果表明其对Li+显示出较高的吸附容量     

金属有机骨架化合物的二氧化碳吸附性能的研究进展

能源与环境是人类生存和发展的必要条件,两者协调发展是社会实现可持续发展的重要保证。近几年来,人类赖以生存的化石燃料所带来的负面影响逐渐受到社会的关注,而化石燃料燃烧所释放出的CO2是造成温室效应的主要原因。因此在低碳经济环境下开发出高效环保的碳捕获和封存技术,对能源循环利用及环境保护起到至关重要的作用。使用胺溶液进行洗涤及吸收CO2是工业上捕获和存储(CCS)最常用的技术之一(例如从电厂烟气中分离CO2),该法可以大幅减少CO2的排放量,但同时也会增大工厂的能源消耗(25%～40%),从而大幅增加额外成本。胺洗涤的其他缺点包括碱溶液对设备的腐蚀、溶剂的损失、大量产热引起的胺降解以及捕获之后不易被分离出来。另一种捕获CO2的方法是采用高温下吸收(化学吸附)的固体材料如碱金属陶瓷、固体胺、层状双氢氧化物或钙基吸附剂,但此类方法的能量消耗和对水分子及其他组分的敏感性限制了其应用范围。此外,采用聚合物或无机膜,在不同的机制下选择性分离混合气体也是一种可行的方法,但很难获得具有高稳定性、高选择性和高通量的薄膜,并且提高膜的吸附分离作用和选择性非常必要。对于固体吸附剂而言,高压下多孔材料对CO2的捕获是以吸附剂与被吸附物相互作用为主,而在低压或低CO2浓度下的选择性捕获主要受吸附剂与被吸附物相互作用以及吸附剂对CO2的化学亲和力两者共同影响。金属有机骨架化合物(MOFs)具有高结晶度、高比表面积和可调的孔隙结构,在气体吸附尤其是CO2捕获方面展示出巨大的潜力。相对于活性炭、沸石等固体吸附剂来说,MOFs具有更高的吸附选择性。将其应用于碳捕获和封存技术中,可以大幅拓宽CO2吸附剂的可选择范围,在提高吸附选择性的同时,也可以有效地降低成本。目前,有望采用MOFs材料捕获CO2的场合包括发电厂的碳捕集、天然气中CH4/CO2的分离、交通工具排放的CO2的收集甚至直接从空气中捕获。因此,研发能够高效吸附分离CO2的MOFs材料对于缓解环境压力意义重大。本文概括了CO2吸附模型的建立方法,提出了几种提高MOFs对CO2捕获量的策略。如提高开放金属位点的密度、掺杂金属或氮原子、调节孔径或进行氨基功能化以及合成MOFs复合材料等,并比较了不同方法对于改善低压条件下CO2吸附量的影响,有望将其应用于捕获燃烧后烟道气、汽车尾气以及其他小型排放源中的CO2。     

多孔二氧化硅在染料敏化太阳电池中的应用

为提高以离子液体作为电解质染料敏化太阳电池光电转化效率,通过水解法合成一种高比表面积的纳米多孔二氧化硅,作为添加剂加入染料敏化太阳电池电解质中,获得离子液体本体电阻降低,离子传输性升高,光电转化效率提高等各项优良性能,并通过对添加量进行分析对比。结果表明:在添加纳米多孔二氧化硅的质量分数为5%时,太阳电池光电转化效率提高效果最好,转化效率最高可达3.87%(100 mW/cm2)。     

无机盐/离子液体对再生纤维素结构与性能的影响

合成了一种离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑亚磷酸甲酯盐([Amim][(MeO)PHO_2]),这种离子液体能很好地溶解纤维素,并加入与其阴离子结构类似的无机盐亚磷酸氢二钠(Na_2PHO_3)组成复合溶解体系。文中研究了离子液体和复合体系对纤维素结构与性能的影响,通过对原生和再生纤维素展开红外光谱、热重分析、X射线衍射及聚合度的测试表征,结果显示再生纤维素没有发生衍生化,但热稳定性和结晶度及聚合度均比原生纤维素低,且随着复合溶解体系中Na_2PHO_3含量的增大,从中再生出来的纤维素的聚合度越高、热降解温度越高、结晶度越低。这种结果可能是由于无机盐的加入降低了离子液体对纤维素的酸降解而导致的。     

硅胶负载离子液体的CO2吸附性能影响因素研究

采用浸渍法将两种离子液体负载在A型和B型硅胶上,研究了硅胶种类和活化温度、离子液体种类和负载量、吸附剂孔径分布(PSD)等对CO2吸附效率的影响。结果表明,制得的吸附剂均具有发达的微孔结构,在0.4~0.8nm连续分布;A型硅胶经500℃活化,且[bmim]PF6用量为20%(质量分数)时,负载样品具有较好的CO2吸附性能,273K和0.1 MPa时为3.68%(质量分数);载体中引入[bmim]PF6,可以协同提高负载样品的CO2吸附量和CO2/N2选择性,且吸附速率高于纯[bmim]PF6。